LeetCode-1195.交替打印字符串（多线程）

本文主要是介绍LeetCode-1195.交替打印字符串（多线程），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

LeetCode 题目描述

编写一个可以从 1 到 n 输出代表这个数字的字符串的程序，但是：

如果这个数字可以被 3 整除，输出 “fizz”。
如果这个数字可以被 5 整除，输出 “buzz”。
如果这个数字可以同时被 3 和 5 整除，输出 “fizzbuzz”。

例如，当 n = 15，输出： 1, 2, fizz, 4, buzz, fizz, 7, 8, fizz, buzz, 11, fizz, 13, 14, fizzbuzz。

假设有这么一个类：

class FizzBuzz {public FizzBuzz(int n) { ... }               // constructorpublic void fizz(printFizz) { ... }          // only output "fizz"public void buzz(printBuzz) { ... }          // only output "buzz"public void fizzbuzz(printFizzBuzz) { ... }  // only output "fizzbuzz"public void number(printNumber) { ... }      // only output the numbers
}

请你实现一个有四个线程的多线程版 FizzBuzz，同一个 FizzBuzz 实例会被如下四个线程使用：

线程 A 将调用 fizz() 来判断是否能被 3 整除，如果可以，则输出 fizz。
线程 B 将调用 buzz() 来判断是否能被 5 整除，如果可以，则输出 buzz。
线程 C 将调用 fizzbuzz() 来判断是否同时能被 3 和 5 整除，如果可以，则输出 fizzbuzz。
线程 D 将调用 number() 来实现输出既不能被 3 整除也不能被 5 整除的数字。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/fizz-buzz-multithreaded
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题解

整体思考思路为：
4 个线程并发执行

①.打印数字的线程控制着其他 3 个线程的执行，每次打印数字线程 number 方法执行后判断数字整除情况唤醒对应线程。但是该处我们考虑是否有这种情况，number 方法唤醒 fizz 方法，fizz 方法执行后其实直接可以执行 buzz 方法了，如果我们通过 number 方法过渡会出现多余的操作。（参考 Solution1）
②.每个线程判断整除情况唤醒对应的线程。（最终考虑停止程序时释放所有许可时判断较为复杂）
③.使用单个信号量+for 循环轮询判断，满足条件执行，不满足条件则释放许可后让其他方法进行判断。（参考 Solution2，该实现考虑-如果某方法耗时较长时性能问题）

Solution1.Semaphore + 整型变量

class FizzBuzz {private int n;Semaphore fizzSem = new Semaphore(0);Semaphore buzzSem = new Semaphore(0);Semaphore fizzBuzzSem = new Semaphore(0);Semaphore numSem = new Semaphore(1);private int i;public FizzBuzz(int n) {//从 1 开始this.i = 1;this.n = n;}// printFizz.run() outputs "fizz".public void fizz(Runnable printFizz) throws InterruptedException {while (true) {fizzSem.acquire();if (i > n) {break;}printFizz.run();i++;numSem.release();}}// printBuzz.run() outputs "buzz".public void buzz(Runnable printBuzz) throws InterruptedException {while (true) {buzzSem.acquire();if (i > n) {break;}printBuzz.run();i++;numSem.release();}}// printFizzBuzz.run() outputs "fizzbuzz".public void fizzbuzz(Runnable printFizzBuzz) throws InterruptedException {while (true) {fizzBuzzSem.acquire();if (i > n) {break;}printFizzBuzz.run();i++;numSem.release();}}// printNumber.accept(x) outputs "x", where x is an integer.public void number(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {///主要是这儿执行完后其他的还在等，所以会超时，这个时候释放掉所有的就行了。while (i <= n) {numSem.acquire();if (i % 3 == 0 && i % 5 == 0) {fizzBuzzSem.release();} else if (i % 3 == 0) {fizzSem.release();} else if (i % 5 == 0) {buzzSem.release();} else {if (i <= n) {printNumber.accept(i);}i++;numSem.release();}}release(); // 最终释放许可}private void release() {fizzBuzzSem.release();buzzSem.release();fizzSem.release();}
}

Solution2.Semaphore + for 循环轮询判断

class FizzBuzz {private Semaphore semaphore = new Semaphore(1);private int curNum = 1;private int n;public FizzBuzz(int n) {this.n = n;}// printFizz.run() outputs "fizz".public void fizz(Runnable printFizz) throws InterruptedException {for (; ; ) {this.semaphore.acquire(1);try {if (this.curNum > n) {return;}if ((this.curNum % 3 == 0) && (this.curNum % 5 != 0)) {printFizz.run();this.curNum++;}} finally {// Release the permit anyway.this.semaphore.release(1);}}}// printBuzz.run() outputs "buzz".public void buzz(Runnable printBuzz) throws InterruptedException {for (; ; ) {this.semaphore.acquire(1);try {if (this.curNum > n) {return;}if ((this.curNum % 3 != 0) && (this.curNum % 5 == 0)) {printBuzz.run();this.curNum++;}} finally {this.semaphore.release(1);}}}// printFizzBuzz.run() outputs "fizzbuzz".public void fizzbuzz(Runnable printFizzBuzz) throws InterruptedException {for (; ; ) {this.semaphore.acquire(1);try {if (this.curNum > n) {return;}if ((this.curNum % 3 == 0) && (this.curNum % 5 == 0)) {printFizzBuzz.run();this.curNum++;}} finally {this.semaphore.release(1);}}}// printNumber.accept(x) outputs "x", where x is an integer.public void number(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {for (; ; ) {this.semaphore.acquire(1);try {if (this.curNum > n) {return;}if ((this.curNum % 3 != 0) && (this.curNum % 5 != 0)) {printNumber.accept(this.curNum);this.curNum++;}} finally {this.semaphore.release(1);}}}
}